T E L KO M N I KA  T e lec om m u n icat ion ,   Com p u t i n g,   E lec t r on ics   an d   Cont r ol   Vol.   18,   No.   3,   J une   2020,   pp.   14 3 9 ~ 14 4 6   I S S N:  1693 - 6930,   a c c r e dit e d  F ir s t  G r a de   by  Ke me nr is tekdikti ,   De c r e e   No:   21/E /KP T /2018   DO I :  10. 12928/ T E L KO M NI KA . v18i3. 14381     1439       Jou r n al  h omepage :  ht tp: // jour nal. uad . ac . id/ index . php/T E L K OM N I K A   Im age   d e n osi n g i n  u n d e r w a t e r  ac ou s t ic  n oi s e  u si n g  d is c r e t e   w ave le t   t r a n sf or m  w it h  d if f e r e n t   n oi se  l e v e l  e st ima t io n       Yas in   Yous if   Al - Aboos i ,   Radh i   S e h e n   I s s a,   Ali   k h ali d   Jas s im   Facu l t y   o f  E n g i n eeri n g ,   U n i v e rs i t y   o f  Mu s t a n s i ri y ah ,   Ira q       Ar t icle   I n f o     AB S T RA CT   A r ti c le  h is tor y :   R e c e ived  Oc t  23 ,   2019   R e vis e d  F e b  29 ,   2020   Ac c e pted  M a r   12 ,   2020       In   man y   a p p l i ca t i o n s ,   Imag e  d e - n o i s i n g   an d   i mp r o v eme n t   rep re s en t   es s en t i a l   p ro ce s s e s   i n   p re s en ce  o f  co l o red   n o i s e  s u ch   t h a t   i n   u n d er w at er.   Po w er   s p ec t ral   d e n s i t y   o f  t h e  n o i s e  i s   c h an g eab l e  w i t h i n   a  d efi n i t e  freq u e n c y   ra n g e,   an d   au t o co rre l at i o n   n o i s e  fu n c t i o n   i s   d o e s   n o t   l i k e   d e l t a  fu n ct i o n .   So ,   n o i s e     i n   u n d er w at er  i s   c h aract er i zed   a s   co l o re d   n o i s e.   In   t h i s   p ap er,   a  n o v e l   i ma g e   de - n o i s i n g   met h o d   i s   p ro p o s ed   u s i n g   mu l t i - l ev e l   n o i s e  p o w er  es t i ma t i o n     i n   d i s cret e  w av e l et   t ra n s f o rm  w i t h   d i ffere n t   b a s i s   fu n c t i o n s .   Peak   s i g n al   t o   n o i s e  ra t i o   (PSN R)   an d   mean   s q u are d   erro r   rep r es en t ed   p erfo rma n ce   meas u re s   t h a t   t h e  res u l t s   o f  t h i s   s t u d y   d e p en d   o n   i t .   T h e  res u l t s   o f  v ar i o u s   b as e s   o f  w av el e t   s u c h   as :   D au b ech i es   (d b ),   b i o r t h o g o n al   (b i o r. )  an d   s y ml e t   (s y m. ),   s h o w   t h a t   d e n o i s i n g   p ro ce s s   t h a t   u s es   i n   t h i s   m et h o d   p r o d u ces   e x t ra   p ro m i n e n t   i ma g es   a n d   i m p ro v ed   v al u es   o f  PS N R  t h a n   o t h er  met h o d s .   K e y w o r d s :   C olor e d  n ois e     De nois ing   E s ti mation     P S NR     W a ve let  tr a ns f or m     Th i s   i s   a n   o p en   a c ces s   a r t i c l e  u n d e r   t h e  CC  B Y - SA   l i ce n s e .     C or r e s pon din g  A u th or :   Ya s in  Yous if   Al - Aboos i ,    F a c ult y  of   E nginee r ing ,     Unive r s it y  of   M us tans ir iyah,   B a ghda d,   I r a q .   E mail:   a laboos iyas in@gm a il . c om       1.   I NT RODU C T I ON   E f f icie nt  unde r wa ter   i mage   de nois ing  is   a   c r it ica l  a s pe c t  f or   many  a ppli c a ti ons   [ 1] .   Unde r wa ter   im a ge s   pr e s e nt  two  main   pr oblems :   li ght   s c a tt e r ing  that   a lt e r s   li ght   pa th   dir e c ti on   a nd  c olo r   c ha nge .     T he   ba s ic  pr oc e s s e s   in  unde r wa ter   li ght   pr opa ga ti on  a r e   s c a tt e r ing  a nd   a bs or pti on.   Un de r wa ter     nois e   ge ne r a ll y  o r igi na tes   f r om   man - made   ( e . g .   s hippi ng  a nd  mac hiner y   s ounds )   a nd   na tur a l   ( e . g.   wind ,   s e is mi c   a nd  r a in)   s our c e s .   Unde r wa ter   nois e   r e duc e s   im a ge   qua li ty  [ 1 ,  2 ] ,   a nd  de nois ing  ha s   to  be   a ppli e d  to  im pr ove   it   [ 3 ] .   Unde r wa ter   s ound  a tt e nua ti on  is   de pe nde nt  on  f r e que nc y.   C ons e que ntl y,   powe r   s pe c tr a l  de ns it y   ( P S D)   f or   a mbi e nt  nois e   is   de f ined  a s   c olo r e d  [ 4 ] .    M a ny  im a ge   de nois ing  tec hniques   a r e   de s c r ibed  i n  [ 5 - 9 ] .   A  method   ba s e d  on  a da pti ve   wa ve let  with   a da pti ve   thr e s hold  s e lec ti on   wa s   s ugge s ted  in   [ 5 ]   to   ove r c ome   the   unde r wa ter   im a ge   de nois ing  pr oblem.   As s ume  that  a n  unde r wa ter   im a ge   ha s   a   s mall  s ignal - to - nois e   r a ti o  ( S NR )   a nd   im a ge   qua li ty   is   poor .     T he   s im ulation  r e s ult s   s how  that  the  pr opos e d  met hod  s uc c e s s f ull y  e li mi na tes   nois e ,   im pr ove s   the  pe a k  S NR   ( P S NR )   output   of   the   im a ge   a nd  pr oduc e s   a   high - q ua li ty  im a ge .   L ight   is   r e pe a tedly  de f lec ted  a nd  r e f l e c ted  by  e xis ti ng  pa r ti c les   in   the  wa ter   due   to   the  l ight   s c a tt e r ing  phe nomenon,   whic h  de g r a de s   the  vis ib il it y  a nd   c ontr a s t  of   unde r wa ter   im a ge s .   T he r e f o r e ,   unde r w a ter   im a ge s   e xhibi t  poor   qua li ty .   T o  pr oc e s s   im a ge s   f ur ther ,   wa ve let  tr a ns f or m   a nd  W e be r ’ s   law   we r e   pr opos e d  in   [ 8 ] .   F ir s tl y,   s e ve r a l  p r e - pr oc e s s ing  methodologi e s   we r e   c onduc ted  pr ior   to  wa ve let  de nois ing  thr e s holdi ng.   T he n,   W e be r ’ s   law   wa s   us e d  f o r   im a ge   e nha nc e ment   a long  with   wa ve let  tr a ns f or m .   C ons e que ntl y,   th e   r e c ove r e d   im a ge s   we r e   e nha nc e d  a nd   the   noi s e   leve l    wa s   r e duc e d.   I n   the   c ur r e nt   s tudy,   a   nove l   im a ge   d e nois ing  method  is   p r opos e d  in   the  p r e s e nc e   of   un de r wa ter   nois e   us ing  a   pr e - whitening  f il ter   a nd  dis c r e te  wa v e let  tr a ns f or m  ( DW T )   with  s ingl e - leve l  e s ti mation.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   1693 - 6930   T E L KO M NI KA   T e lec omm un  C omput   E l  C ontr o l ,   Vol.   18 ,   No .   3 ,   J une   2020:     14 3 9   –   14 4 6   1440   2.   AM B I E NT   NOI S E   CHAR AC T E RI S T I CS   T he   c ha r a c ter is ti c s   of   unde r wa ter   nois e   in   s e a s   h a ve   be e n  dis c us s e d  e xtens ively  [ 10] .   S uc h   nois e     ha s   f our   c omponents :  tu r bulenc e ,   s hippi ng ,   wind   a nd  th e r mal   nois e s .   E a c h  c omponent   oc c upies   a   c e r tain  f r e que nc y  ba nd  of   s pe c tr um.   E a c h  nois e   s our c e   is   domi na nt  in  c e r tain   f r e que nc y  ba nds ,   a s   ind ica ted  in    T a ble  1.   T he   P S D  o f   e a c h  c o mponent  is   e xp r e s s e d  a s   [ 1,   2 ,   11 ];       ( 1)       (2 )       ( 3)       ( 4)     whe r e   f   r e pr e s e nts   the  f r e que nc y  in   KH z .   T he r e f or e ,   the  tot a l   P S D   of   unde r wa ter   nois e   f o r   a   given  f r e que nc y  f   ( kHz )   is ;       (5 )       T a ble  1.   Unde r wa ter   nois e   ba nd   B a nd   T ype   0.1H z - 10H z   T ur bul e nc e  noi s e   10H z - 200Hz   S hi ppi ng nois e   0.2kHz - 100kHz   W in d  noi s e   A bove  kH z   T he r ma l  noi s e       3.   I M AGE   M ODE L   I N  P RE S E NC E   OF   COL OR E D  NOI S E   Nois e   int e r f e r e nc e   is   a   c omm on   pr oblem   in   digi tal   c omm unica ti on  a nd   im a ge   p r oc e s s ing.     An  unde r wa ter   nois e   model   f or   im a g e   de nois ing  in   a n  a ddit ive   c olo r e d   nois e   c ha nne l   is   p r e s e nte d    in  thi s   s e c ti on.   Nume r ous   a ppli c a ti ons   a s s ume  that   a   r e c e ived  im a ge   c a n  be   e xpr e s s e d  a s   f oll ows ;       (6 )     whe r e   ( )   is   the   or igi na l   im a ge   a nd   ( )   de notes   unde r wa ter   nois e .   He nc e ,   de nois ing  a im s   to   e li mi na te     the  c or r upt ion  de g r e e   of   ( )   c a us e d  by   ( ) .   T he   powe r   s pe c tr um  a nd   a utocor r e lation  o f   a ddit ive  white   Ga us s ian  nois e   ( AW GN )   a r e   e xpr e s s e d  a s   [ 12 ] ;       (7 )       ( 8)     T he   P S D  of   AW GN   r e mains   c ons tant  a c r os s   t he   e nti r e   f r e que nc y  r a nge ,   in  whic h  a ll   r a nge s     of   f r e que nc ies   ha ve   a   magnitude   of   σ v 2 .   T he   p r oba bil it y  dis tr ibut ion  f unc ti on   ( )   f or   AW GN   is   s pe c if ied    by  [ 13 ] ;       (9 )     whe r e     r e pr e s e nts   the  s tanda r d   de viation.   W it h   r e ga r d  to   a utocor r e lation   f unc ti ons ,   the   de lt a   f u nc ti on  indi c a tes   that  a djac e nt  s a mpl e s   a r e   indepe nde nt.   T he r e f or e ,   obs e r ve d  s a mpl e s   a r e   c ons ider e d  inde pe nde nt     a nd  identica ll y  dis tr ibut e d.   Unde r wa ter   nois e   is   de pe n de nt  on  f r e que nc y  [ 14 ,  15 ] ;  a nd  it   is   s uit a bly  modelled  a s   c olor e d  nois e   [ 1 ,  2 ,  16 ] .   T he   P S D   of   c olo r e d  noi s e   is   de f ined  a s   [ 17 ,   18 ] ;       ( 10)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NI KA   T e lec omm un  C omput   E l  C ontr o l         I mage   de nos ing   in  unde r w ater   ac ous ti c   nois e   us ing  dis c r e te…   ( Y as in  Y ous if   A l - A boos i)   1441   How e ve r ,   the    [ ]   of   c olou r e d  nois e   is   not  li ke   a   de lt a   f unc ti on,   but,   it   is   take s   the  f o r mul a   of   a    (   )   f unc ti on  [ 12 ,  17 ] .   I n  c ont r a s t  to  AW GN ,   nois e   s a mpl e s   a r e   c or r e late d  [ 18 ] .       4.   I M AGE   DE NOI S I NG   W a ve lets   a r e   us e d  in  im a ge   pr oc e s s ing  f or   s a mpl e   e dge   de tec ti on,   wa ter mar king ,   c ompr e s s ion,   de nois ing  a nd  c oding  of   int e r e s ti ng  f e a tu r e s   f or   s u bs e que nt  c las s if ica ti on  [ 19 ,  2 0 ] .   T he   f ol lowing  s ubs e c ti ons   dis c us s   im a ge   de nois ing  by  thr e s holdi ng  the  DW T   c oe f f icie nts .     4. 1.   DWT   of   an   im age   d at a   An   im a ge   is   p r e s e nted  a s   a   2D  a r r a y  of   c oe f f ic ients .   E a c h   c oe f f icie nt  r e pr e s e nts   the  br ight ne s s   de gr e e   at   that   point .   M os t   he r ba l   photogr a phs   e xhibi t   s moot h   c olo r a ti on   va r iations   with   e xc e ll e nt     de tails   r e pr e s e nted  a s   s ha r p  e dge s   a mong   e a s y   ve r s ions .   C lea n   va r iations   in   c olo r a ti on   c a n  b e   s tr ictly     labe ll e d  a s   low - f r e que nc y   ve r s ions ,   whe r e a s   point y  va r iations   c a n  be   labe ll e d  a s   e xc e s s ive - f r e que nc y   ve r s ions .   T he   low - f r e que nc y   c omponents   ( i. e .   s moot h   ve r s ions )   e s tablis h   the  ba s e   of   a   photogr a ph,     whe r e a s   the   e xc e s s ive - f r e que nc y   c omponents   ( i. e .   the   e dge s   that  p r ovide   the   de tails )   a r e   upload e d   upon     the  low - f r e que nc y   c omponents   to  r e f ine  the   im a ge ,   ther e by  p r oduc ing   a n  in - de pth   im a ge .   T he r e f o r e ,   the   e a s y   ve r s ions   a r e   mor e   im por tant   than  the   de tails .   Nu mer ous   methods   c a n  be   us e d  to  dis ti nguis h  be tw e e n   e a s y   va r iations   a nd   photogr a ph   inf o r mation.   One   e xa mpl e   of   thes e   methods   is   pictur e   de c ompos it ion   via   DW T   r e modeling .   T he   di f f e r e nt  de c ompos it ion   leve ls   of   DW T   a r e   s hown  in   F igur e   1.           F igur e   1 .   DW T   De c ompos it ion  leve ls       4. 2.   T h e   I n ve r s e   DWT   of   an   im age   Dif f e r e nt  c las s e s   of   da ta   a r e   c oll e c ted  in to  a   r e c ons tr uc ted  im a ge   by  us ing   r e ve r s e   wa ve let  tr a ns f or m.   A   pa ir   of   high -   a nd   low - pa s s   f il ter s   is   a ls o  us e d  du r ing   the  r e c ons tr uc ti on  p r oc e s s .   T hi s   pa ir   of   f il ter s   is   r e f e r r e d   to   a s   the   s ynthes is   f il te r   p a ir .   T he   f i lt e r ing   pr oc e dur e   is   s im ply   the  op pos it e   of   tr a ns f or mation;   that  is ,   the   p r oc e dur e   s tar ts   f r om  t he   highes t  leve l.   T he   f il ter s   a r e   f i r s tl y  a ppli e d  c olum n - wis e   a nd  then  r ow - wis e   leve l  by  leve l  unt il   the   lowe s t  leve l  is   r e a c he d.       5.   P ROP OS E D  M E T HO D   I n  thi s   pa pe r ,   the   DW T   is   us e d  f o r   the   tr a ns f or mation  of   im a ge   in  the   pr oc e s s   of   de nois ing.     T he   a dva ntage s   of   us e d  mul ti - leve l  th r e s hold  e s ti mation  in   de nois ing  p r oc e s s   to  r e duc e   the  r e quir e d  of     the  us e   of   the   pr e - whitening  s tage   in  c a s e   of   us ing   s ingl e   leve l  thr e s hold  e s ti mation   [ 21 ] .   T he   f ol lowi ng  s teps   de s c r ibe  the  im a ge   de nois ing  pr oc e dur e .   a)   T he   DW T   o f   a   no is y  im a ge   is   c ompu ted.   T he   W T   is   ( ti me - f r e que nc y   dis tr ibut ion)   that   us e d   to   de c ompos e   s ignal  int o  f a mi ly   of   f unc ti ons   loca li z e   in   f r e que nc y  a nd  ti m e .   T he   C W T   c a n  be   de s c r ibed  a s ;       ( 11 )     whe r e     is   s hif ti ng  in  ti me  a nd  a   is   s c a le  f a c tor   o r   dil a ti on  f a c tor   a nd  h( t)   is   r e pr e s e nt  ba s is   f unc ti on.   Da ube c hies ,  c oif let,   s yml e t ,   a nd   b ior thogonal   r e p r e s e nt  e xa mpl e s   of   f unc ti ons   us e d  in  C W T   a s   s ho wn  in  F igur e   2.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   1693 - 6930   T E L KO M NI KA   T e lec omm un  C omput   E l  C ontr o l ,   Vol.   18 ,   No .   3 ,   J une   2020:     14 3 9   –   14 4 6   1442         ( a )     ( b)             ( c )     ( d)     F igur e   2 .   S ome   ba s ic   f unc ti ons   us e d  i n  W T   a r e :     ( a )   Ha a r ,   ( b )   S yml e t   6 ,   ( c )   Da ube c hies   6 ,   ( d)   B ior t hogona l  1. 5  [ 22 ]       b)   Af ter   the  DW T   r e pr e s e ntation  done ,   de - nois ing  is   done   us ing  s of t - t hr e s holdi ng  by  modi f ied  univ e r s a l  thr e s hold  e s ti mation  ( M UT E ) .   P r ovidi ng   a mbi e n t  nois e   is   a   c olo r e d,   a   th r e s hold  de pe nde nt  on   leve l  a ppli e d  to  e a c h  leve l  of   f r e que nc y  wa s   pr opos e d  in   [ 23 ] .   T he   va lue  of   thr e s hold  a pp li e d  to  the  c oe f f ic ients     of   e s ti mate d  ti me - f r e que nc y  us ing  M UT E   [ 23 ]   is   e xpr e s s e d  a s ;       ( 12)     whe r e   N  is   length   of   s ignal,   ,   is   nois e   e s ti mate d  s t a nda r d  de viation  f o r   leve l   k,   a nd  c   is   the  ( modi f ie d  univer s a l  thr e s hold  f a c tor )   0 < < 1   .   T he   s tanda r d  de via ti o n  f or   nois e   a t  e a c h  leve l  is ;     , =   ( | ( , ) | ) 0 . 6745   ( 13)     whe r e   ( , )   r e pr e s e nts   a ll   the   c oe f f icie nts   f o r   f r e que nc y  leve l  k  [ 24 ] .     T he   va lue  o f   thr e s hold    is   us e d  to   r e movi ng   the   nois e   a nd  a ls o  f or   e f f icie nt  r e c ove r   or igi na l  s ignal.   T he   thr e s hold  f a c tor   c   is   us e d  to  im p r ove   f ur ther   pe r f or manc e   o f   de nois ing   [ 25 ] .   T he   va lue  o f   c   is   c a lcula t e d  gr a dua ll y  by  incr e ment   it   o f   0 . 1  f or   e a c h   leve l  to  ob tain  the  be s t  r e s ult s   a t  highes t  P S NR .   c)   A f ter   va lues   of   thr e s hold    is   de ter m ined  f o r   a ll   c omponents ,   the  c omponents   r e pr e s e ntations     of   ti me - f r e que nc y  a f ter   ha r d - thr e s holdi ng  a r e ;     ( , ) = { ( , )                      | ( , )   | > 0                                            | ( , ) | ≤   (1 4)     a nd  the  c omponents   a f ter   s of t - thr e s holdi ng  a r e ;   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NI KA   T e lec omm un  C omput   E l  C ontr o l         I mage   de nos ing   in  unde r w ater   ac ous ti c   nois e   us ing  dis c r e te…   ( Y as in  Y ous if   A l - A boos i)   1443       ( 15)     whe r e     de notes   the  thr e s hold  va lue   in  leve l   k.   d)   T he   im a ge   is   r e c ons tr uc ted  by  a pplyi ng   inver s e   DW T   to  obtain   the  de nois e d   im a ge .   F igu r e   3  s h ows     the  da ta  f low  d iagr a m  o f   the  im a ge   de nois ing  pr oc e s s .   T he   I W T   is   e xpr e s s e d  a s ;       ( ) = ∫ ∫ ( , ) 1 √ ℎ ( − )   2 ∞ − ∞ ∞ 0   ( 16)           F igur e   3 .   Da ta  f low  diagr a m   of   im a ge   de nois ing  us ing  leve l - de pe nde nt    e s ti mation  dis c r e te  wa ve let  tr a ns f or ms       6.   P E RF ORM AN CE   M E ASURE S   C omm on  mea s ur e ment  pa r a mete r s   f o r   i mage   r e l iabili ty  include   mea n  a bs olut e   e r r o r ,   nor malize d   M S E   ( NM S E ) ,   P S NR ,   a nd  M S E   [ 26 ] .   An  S NR   ove r   40  dB   pr ovides   e xc e ll e nt  im a ge   qua li ty   that  is   c los e   to  that  of   the  or igi na l  im a ge ;  a n  S NR   of   30 - 40  d B   typi c a ll y  pr oduc e s   good  im a ge   qua li ty  with  a c c e ptable   dis tor ti on;  a n  S NR   of   20 - 30  dB   pr e s e nts   poor   im a ge   qua li ty;   a n   S NR   be low  20   dB   ge ne r a tes   a n  una c c e ptable   im a ge   [ 27 ] .   T he   c a lcula ti on  methods   of   P S NR   a nd   NM S E   [ 28 ]   a r e   p r e s e nted  a s   f oll ows :       ( 17)     whe r e   M S E   is   the   M S E   be twe e n  the   or igi na l   im a g e   ( )   a nd  the  de nois e d  im a ge   ( ̂ )   with  s ize   M × N:       ( 18)       7.   RE S UL T S   AN D  DI S CU S S I ON   M AT L AB   is   us e d  a s   the  e xpe r im e ntal  tool   f or   s im ulation,   a nd  s im ulation   e xpe r im e nts   a r e   pe r f or med   on  a   diver   im a ge   to  c on f ir m  the   va li dit y  of   the  a lgor it hm.   T he   s im ulations   a r e   a c hieve d  a t  P S NR   r a nging  f r om   30   dB   to   60   dB   by   c ha nging  nois e   powe r   f r o m  0   dB   t o   15  dB .   T he   a ppli e d  o r de r   of   the   whiteni ng  f il ter   is   10.   Di f f e r e nt   de nois ing  wa ve let  bias e s   ( i. e .   Da ube c hies ,   bior thogonal  1. 5 ,   a nd   s yml e t)   a r e   t e s ted  on    a n  im a ge   with  unde r wa ter   nois e   via  nu mer ica l  s i mul a ti on.   As   s hown  in  F igu r e   4,   s of t  th r e s holdi ng  a nd  f our   de c ompos it ion  leve ls   a r e   us e d.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   1693 - 6930   T E L KO M NI KA   T e lec omm un  C omput   E l  C ontr o l ,   Vol.   18 ,   No .   3 ,   J une   2020:     14 3 9   –   14 4 6   1444   Bi a s   t y pe   N o i s y   i m a g e   De - no i s e  i m a g e   P SN R   (dB)   Sy m4       4 5 . 7   d B   Sy m4       2 9 . 0 1 d B    5       4 5 . 7 7   d B    5       2 8 . 9 6   d B   Bi o rt h o g o n a l   1 . 3       4 5 . 2 7   d B   Bi o rt h o g o n a l   1 . 3       2 8 . 9 7 d B     F igur e   4 .   S im ulation   r e s ult s   on  d iver   im a ge   us ing  dif f e r e nt  wa ve let  b ias e s     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KO M NI KA   T e lec omm un  C omput   E l  C ontr o l         I mage   de nos ing   in  unde r w ater   ac ous ti c   nois e   us ing  dis c r e te…   ( Y as in  Y ous if   A l - A boos i)   1445   T a bles   2,   3,   a nd  4  s how  the  pe r f o r manc e   of   the  p r opos e d  method  on  va r ious   nois e   powe r   ba s e d  on  the  Da ube c hies ,   s yml e t ,   a nd  bior thogonal   wa ve let  bias e s ,   r e s pe c ti ve ly.   T he   P S NR   a nd   M S E   va lues     a r e   c a lcula ted  ba s e d  on  e a c h  nois e   powe r   va lue.       T a ble  2 .   P e r f o r manc e   r e s ult s   of   P S NR   a nd  M S E   o n  diver   im a ge   ba s e d  on  Da ube c hies   wa ve let  bias   N oi s e  pow e r  ( db)   P S N R   M S E   0   59.35   0.0756   3   55.57   0.2161   5   52.3   0.5226   10   42.9653   0.5062   15   33.2530   0.8279       T a ble  3 .   P e r f o r manc e   r e s ult s   of   P S NR   a nd  M S E   o n  diver   im a ge   ba s e d  on  s yml e t  wa ve let  bias   N oi s e  pow e r  ( db)   P S N R   M S E   0   61.066   0.0759   3   55.48   0.2948   5   52.032   0.5509   10   43.33   0.4420   15   35.0591   0.392       T a ble  4 .   P e r f o r manc e   r e s ult s   of   P S NR   a nd  M S E   o n  diver   im a ge   ba s e d  on  bior thogonal   wa ve let  bias   N oi s e  pow e r  ( db)   P S N R   M S E   0   59.7560   0.0773   3   55.76   0.321   5   52.867   0.5240   10   43.7970   0.767   15   35.125   0.8604       8.   CONC L USI ON   Unde r wa ter   nois e   is   mainly   c ha r a c ter ize d   a s   non - white  a nd  non - Ga us s ian  nois e .   T he r e f or e ,   tr a dit ional  methods   us e d  f or   im a ge   de nois ing  us ing  wa ve let  tr a ns f or m  unde r wa ter   a r e   inef f icie nt   be c a us e   thes e   methods   us e   mul ti - leve l  e s ti mation   dis c r e te  wa ve let  tr a ns f or m  f or   nois e   va r ianc e .   How e ve r ,   nois e   va r ianc e   a t  e a c h  leve l  s hould  be   indepe nde ntl y  e s ti mate d  in  c olor e d  nois e .   T he   wa ve let  de nois ing  method     c a n  be   e f f icie ntl y  us e d   with  P S NR   a nd   M S E   c o mpar e d  to   other   method   us e d  a   p r e - whitening  f i lt e r   that   c onve r ts   un de r wa ter   nois e   to  white   nois e ,   a s   de mo ns tr a ted  by  the  r e s ult s .       RE F E RE NC E S   [ 1]   G .   Bu rro w e s   an d   J .   Y .   K h an ,   " Sh o rt - ran g e  u n d erw a t er  aco u s t i c  co mmu n i cat i o n   n et w o r k s ,   au t o n o mo u s   u n d erw at er   v eh i cl e s ,"   INTE CH   O p e n   A cce s s   P u b l i s h er ,  p p .   1 7 3 - 1 9 8 ,   2011.   [ 2]   T .   Mel o d i a,   H .   K u l h an d j i a n ,   L - C.   K u o ,   an d   E .   D em i ro rs ,   " A d v a n ces   i n   u n d erw a t er  aco u s t i c  n et w o r k i n g , "   M o b i l e   A d   H o c  Net w o r k i n g :  Cu t t i n g   E d g e  D i r ect i o n s ,   p p .   8 0 4 - 8 5 2 ,   2 0 1 3 .   [ 3]   H .   O l k k o n e n ,   " D i s cre t e  w a v el e t   t ran s fo rm s :   A l g o r i t h ms   an d   ap p l i cat i o n s , "   INTE CH   O p e n ,   2 0 1 1 .   [ 4]   A .   Z .   Sh a'ameri ,   Y .   Y .   A l - A b o o s i ,   a n d   N .   H .   H .   K h a mi s ,   " U n d erw a t er  aco u s t i c  n o i s e  c h aract er i s t i c s   o f  s h a l l o w   w at er  i n   t r o p i cal   s ea s , "   In t e r n a t i o n a l   Co n f er e n ce  o n   Co m p u t e r   a n d   Co m m u n i ca t i o n   E n g i n ee r i n g ,   p p .   8 0 - 83 ,   2 0 1 4 .   [ 5]   P.   A .   J ai s w al   an d   V .   B.   Pad o l e,   " Imp l eme n t a t i o n   o f  an   i mp ro v ed   al g o r i t h m  fo r  u n d erw a t er  i mag e  en h a n cemen t   an d   d en o i s i ng, "   In t e r n a t i o n a l   A d va n ced   R es e a r c h   Jo u r n a l   i n   S c i en ce,   E n g i n e er i n g   a n d   Tech n o l o g y ,   v o l .   3 ,   n o .   4 ,     p p .   1 0 7 - 1 1 1 ,   2 0 1 6 .   [ 6]   L .   Fei   an d   W .   Y i n g y i n g ,   " T h e  res earc h   o f  u n d er w at er  i mag e  d e - n o i s i n g   met h o d   b as ed   o n   ad a p t i v e  w a v e l et   t ran s fo rm, "   2 6 t h   Ch i n e s e  Co n t r o l   a n d   D ec i s i o n   Co n f er e n ce ,  pp .  2 5 2 1 - 2 5 2 5 ,   2 0 1 4 .   [ 7]   R.   Sat h y a,   M.   Bh arat h i ,   an d   G .   D h i v y as r i ,   " U n d er w at er  i mag e  en h an c emen t   b y   d ark   ch a n n e l   p ri o r, "   2 nd  In t e r n a t i o n a l   Co n f er e n ce  o n   E l ec t r o n i cs   a n d   Co m m u n i c a t i o n   S ys t em s   (ICE C S ) ,   p p .   1 1 1 9 - 1 1 2 3 ,   2 0 1 5 .   [ 8]   S.   J i an   an d   W .   W en ,   " St u d y   o n   u n d er w at er  i ma g e  d en o i s i n g   al g o ri t h m  b a s ed   o n   w a v el e t   t ran s fo rm , "   Jo u r n a l   o f   P h y s i c s :  Co n f er e n ce  S e r i e s ,  v o l .   8 0 6 ,   p p .   1 - 9 ,   2 0 1 7 .   [ 9]   R.   Sch et t i n i   a n d   S.   C o rch s ,   " U n d erw a t er  i ma g e  p ro ce s s i n g :   s t a t e  o f   t h e  art   o f  re s t o rat i o n   an d   i ma g e  e n h a n cem en t   met h o d s , "   E U R A S I P   Jo u r n a l   o n   A d v a n ce s   i n   S i g n a l   P r o ces s i n g ,   v o l .   2 0 1 0 ,   p p .   1 - 14 ,   2 0 1 0 .   [ 10]   R.   J .   U ri ck ,   " Pri n c i p l es   o f  u n d erw a t er  s o u n d , "   M cG r a w - H i l l ,   1 9 8 3 .   [ 11]   Y .   Y .   A l - A b o o s i ,   A .   K an aa,   A .   Z .   Sh a'ameri ,   an d   H .   A .   A b d u a l n a b i ,   " D i u r n al   v ari a b i l i t y   o f  u n d er w at er  ac o u s t i c   n o i s e  ch ar act er i s t i c s   i n   s h a l l o w   w at e r, "   T E LK O M NIK A   Tel eco m m u n i c a t i o n ,   Co m p u t i n g ,   E l ec t r o n i cs   a n d   Co n t r o l ,  v o l .   1 5 ,   n o .   1 ,   p p .   3 1 4 - 3 2 1 ,   2 0 1 7 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                                I S S N :   1693 - 6930   T E L KO M NI KA   T e lec omm un  C omput   E l  C ontr o l ,   Vol.   18 ,   No .   3 ,   J une   2020:     14 3 9   –   14 4 6   1446   [ 12]   A .   V .   O p p en h ei m  an d   G .   C.   V erg h es e,   " Si g n al s ,   s y s t em s ,   an d   i n fere n ce, "   M IT  O p e n Co u r s eW a r e ,   2 0 1 0 .   [ 13]   S.   M.   K ay ,   " Fu n d amen t al s   o f  s t at i s t i ca l   s i g n a l   p r o ces s i n g ,   v o l .   II :   D et ec t i o n   t h e o ry , "   P r e n t i ce  H a l l ,   1 9 9 8 .   [ 14]   R.   J .   U ri c k ,   " A mb i en t   n o i s e  i n   t h e   s ea, "   U n d e r s e a   W a r f a r e  Tec h n o l o g y  O f f i ce   Na v a l   S ea   S ys t e m s   C o m m a n d   D ep a r t m e n t   o f   Th e  Na vy  W a s h i n g t o n ,   1 9 8 4 .   [ 15]   M.   St o j a n o v i c  a n d   J .   Prei s i g ,   " U n d er w at er  ac o u s t i c  co mmu n i cat i o n   ch a n n e l s :   Pro p a g a t i o n   mo d el s   an d   s t at i s t i cal   ch aract er i zat i o n , "   IE E E   C o m m u n i c a t i o n s   M a g a z i n e ,   v o l .   4 7 ,   n o .   1 ,   p p .   8 4 - 8 9 ,   2 0 0 9 .   [ 16]   M.   Ch i t re,   J .   Po t t er,   an d   O .   S.   H en g ,   " U n d er w at er  ac o u s t i c  ch an n el   c h aract er i s a t i o n   f o r  med i u m - ra n g e  s h al l o w   w at er  co mm u n i cat i o n s , "   O ce a n s   ' 0 4   M TS / IE E E   Tec h no - O cea n ,   p p .   4 0 - 45 ,   2 0 0 4 .   [ 17]   M.   L i   an d .   W .   Z h ao ,   " O n   1 / f   N o i s e, "   H i n d a wi   P u b l i s h i n g   Co r p o r a t i o n   M a t h e m a t i c a l   P r o b l em s   i n   E n g i n e er i n g ,    vol.   2 0 1 2 ,   p p .   1 - 2 3 ,   2 0 1 2 .   [ 18]   C.   W .   T h erri en ,   " D i s cret e  ran d o m  s i g n al s   an d   s t a t i s t i cal   s i g n a l   p ro ces s i n g , "   P r e n t i ce  H a l l   S i g n a l   P r o ces s i n g   S e r i es ,   1 9 9 2 .   [ 19]   M.   Mi s i t i ,   Y .   Mi s i t i ,   G .   O p p en h e i m,   an d   J .   M.   Po g g i ,   " W av el et   t o o l b o x , "   Th e  M a t h   W o r k s   In c .,  Na t i ck,   M A ,    v o l .   1 5 ,   p .   2 1 ,   1 9 9 6 .   [ 20]   D .   Bal ean u ,   " A d v an ce s   i n   w av e l et   t h eo r y   an d   t h e i r  ap p l i cat i o n s   i n   en g i n eer i n g ,   p h y s i cs   an d   t ech n o l o g y , "   INTE CH   O p e n ,   p p .   3 5 3 - 3 7 1 ,   2 0 1 2 .   [ 21]   Y .   Y .   A l - A b o o s i   an d   A .   Z .   Sh a'ameri ,   " Imp ro v ed   u n d er w at er  s i g n a l   d e t ect i o n   u s i n g   effi c i en t   t i me - fre q u e n cy     de - n o i s i n g   t ec h n i q u e  an d   Pre - w h i t e n i n g   f i l t er, "   A p p l i e d   A co u s t i c s ,   v o l .   1 2 3 ,   p p .   9 3 - 1 0 6 ,   2 0 1 7 .   [ 22]   Z .   Z h o u   et   al . ,   " Imp ro v emen t   o f  t h e  s i g n al   t o   n o i s e   rat i o   o f  L i d ar  ech o   s i g n a l   b as e d   o n   w av e l e t   d e - n o i s i n g   t ech n i q u e, "   O p t i c s   a n d   La s er s   i n   E n g i n eer i n g ,   v o l .   5 1 ,   p p .   9 6 1 - 9 6 6 ,   2 0 1 3 .   [ 23]   D .   L .   D o n o h o ,   " D e - n o i s i n g   b y   s o f t - t h re s h o l d i n g , "   IE E E   Tr a n s a ct i o n s   o n   In f o r m a t i o n   Th eo r y ,  vol.   4 1 ,   n o .   3 ,     p p .   6 1 3 - 6 2 7 ,   1 9 9 5 .   [ 24]   I.   M.   J o h n s t o n e  an d   B.   W .   Si l v erman ,   " W av el e t   t h re s h o l d   es t i mat o rs   fo r  d at a  w i t h   co rrel a t ed   n o i s e, "   Jo u r n a l   o f     t h e  R o ya l   S t a t i s t i ca l   S o c i et y :  S er i es   B ,   v o l .   5 9 ,   p p .   3 1 9 - 3 5 1 ,   1 9 9 7 .   [ 25]   R.   A g g arw a l ,   J .   K .   Si n g h ,   V .   K .   G u p t a,   S.   Rat h o re,   M .   T i w ari ,   an d   A .   K h are ,   " N o i s e  red u c t i o n   o f  s p eec h   s i g n al   u s i n g   w a v el e t   t ra n s f o rm  w i t h   m o d i fi e d   u n i v ers a l   t h re s h o l d , "   In t er n a t i o n a l   Jo u r n a l   o f   Co m p u t e r   A p p l i c a t i o n s ,    v o l .   2 0 ,   n o .   5 ,   p p .   1 4 - 1 9 ,   2 0 1 1 .   [ 26]   C.   T an ,   A .   S l u ze k ,   G .   S.   G L ,   an d   T .   J i an g ,   " Ran g e   g a t ed   i mag i n g   s y s t em  f o r   u n d er w at er   ro b o t i c  v eh i cl e, "   O C E A NS   2 0 0 6 - A s i a   P a ci f i c ,   p p .   1 - 6 ,   2 0 0 7 .   [ 27]   C.   T an ,   G .   Seet ,   A .   Sl u ze k ,   an d   D .   H e,   " A   n o v e l   ap p l i cat i o n   o f  ra n g e - g at e d   u n d er w at er  l as er  i mag i n g   s y s t em   (U L IS)  i n   n ear - t arg e t   t u r b i d   med i u m, "   O p t i c s   a n d   La s er s   i n   E n g i n eer i n g ,   v o l .   4 3 ,   n o .   9 ,   p p .   9 9 5 - 1 0 0 9 ,   2 0 0 5 .   [ 28]   J .   E l l i n a s ,   T .   Man d a d el i s ,   A .   T zo r t zi s ,   an d   L .   A s l a n o g l o u ,   " Imag e  d e - n o i s i n g   u s i n g   w a v el e t s , "   TE I  o f   P i r a eu s   A p p l i ed   R e s ea r ch   R evi ew ,   v o l .   9 ,   p p .   9 7 - 1 0 9 ,   2 0 0 4 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.